影響水性聚氨酯黏度的因素有哪些？

水性聚氨酯乳液的黏度是水性聚氨酯產品的性能指標之一。影響水性聚氨酯黏度的因素有離子電荷、核殼結構、乳液粒徑等。黏度隨中和度升高而增大，在高中和度時，黏度的膨脹效應愈加明顯，乳膠的粒子增長較快。隨中和度的增大，聚氨酯乳液的外觀由乳白不透明變?yōu)樗{色半透明乳液到透明乳液。因為隨著中和度增大，乳液的親水性增加，乳液粒徑變小，乳液外觀變透明，但過量中和會增大體系的黏度，不利于施工，適宜的中和度為90%~100%。

另外粒徑隨著離子含量的增多而減小，離子的比表面積增大，勢必將增加總的雙電層數和離子的流體體積從而導致黏度的增大。聚氨酯分子上的離子及反離子越多，黏度越大。固體含量、聚氨酯樹脂的分子量、交聯劑等因素對水性聚氨酯黏度的影響并不明顯。對于水性聚氨酯乳液還可以通過其他的助劑來調節(jié)黏度。

一個穩(wěn)定的乳液，在長期重力作用下，不會產生大量的沉淀物，乳液在放置過程中黏度也應沒有較大的變化。將同一聚氨酯溶液分為兩部分，分別進行中和，乳化出不同細度的兩種乳液進行比較，發(fā)現粒徑越大，乳液的黏度越低，粒徑越小，黏度越高。從乳液分散狀態(tài)上看，在保證貯存穩(wěn)定的前提下，乳液粒徑越大，彼之間還是相對有序地排列分散在水中，水溶性大分子以“球形”的卷曲狀態(tài)存在(如圖2-1)，在受外力剪切作用時，阻力較少，黏度值較低。當乳液顆粒很小時，水溶性大分子不是以“球形”的卷曲狀態(tài)存在，而是以自由伸長的低能態(tài)出現，這種自由狀態(tài)在大分子之間互相纏繞、盤旋、締合、成鍵，造成了分子間、粒子之間的緊密相連，從而導致乳液的黏度明顯升高，有時甚至在貯存中產生凝解。對于高固含量的乳液，由于樹脂含量高，顆粒間緊密堆積，接觸面積增大，很容易產生“膠解”現象，最終失去流動性。因此，高固含量乳液的合成中，控制適中的乳液顆粒，是乳液穩(wěn)定的一個前提條件。

合成較低含量的聚氨酯乳液，中和時機械作用的時間和強度一般對乳液的黏度沒有較大的影響，但合成高含量的乳液，由于加水量少，在中和乳化時應注意調整中和工藝，適當延長中和后攪拌作用的時間，保持乳液在較長時間內受高剪切作用，這樣會有效地避免因樹脂乳化后黏度值過高，給脫丙酮工藝帶來的種種困難。經試驗，在攪拌速度恒定和為零情況下，在不同的時間內做黏度值的變化，得到圖2-2。從圖中可知，當剪切速度為恒值時，隨著時間推移，乳液的黏度逐漸下降，最終達到平衡狀態(tài)時取得了最小值[(b)點]，當剪切速率為零時，乳液的黏度緩慢回升，但無論時間延長多久，黏度也恢復不到剪切速率為恒值的最高點[(a)點]。這說明乳液的高觸變性結構受到一定程度的破壞，分子間疏水基團的締合也有部分得到解除。但當剪切外力取消時，乳液稠度也有一個回升過程，這種觸變性能也是涂飾過程中所需要的性能。在噴涂和輥涂中，當乳液受到氣流或輥涂的高剪切作用時，黏度表現為最低值，這將有利于配料霧化，并促進流平；當外力作用停止時，乳液的黏度會自動升高，又表現出良好的防流掛性，并可避免重噴、流漿現象的產生?？傊诒３秩橐壕哂幸欢ǖ挠|變性的同時，盡量通過外力剪切作用，降低乳液黏度值，使乳液貯存穩(wěn)定。

水性聚氨酯乳化過程的黏度變化也是制備水性聚氨酯過程中的一大特點。水性聚氨酯加水乳化的轉相過程就是親水性基團包裹疏水鏈段，疏水鏈段聚集的過程?？煞譃槿齻€階段：第一階段，水加入預聚體中與親水性基團部分水合，解離親水性基團聚集態(tài)。由于親水性基團聚集態(tài)作為硬段部分，起一定的物理交聯作用，當親水基團水合溶解后，物理交聯點部分離解，軟段疏水鏈段就可以部分相互聚集，形成分散相，黏度變小；第二階段，水進一步與親水基團水合，疏水鏈段聚集增大，黏度增大；第三階段，當乳化完成時，親水基團完全解離。具有較高比表面張力的親水基團的鏈段大多分布在疏水鏈段聚集成的膠粒表面，從而使乳液穩(wěn)定。

【參考文獻，許戈文，水性聚氨酯材料，北京：化學工業(yè)出版社】